DD231190A3

DD231190A3 - Verfahren und einrichtung zur reinigung des koernigen filtermaterials von oberflaechenfiltern

Info

Publication number: DD231190A3
Application number: DD25658783A
Authority: DD
Inventors: Peter Ott; Reinhold Feller; Alfred Feller; Christian Pueschel
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1983-11-11
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1985-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung des koernigen Filtermaterials von Oberflaechenfiltern. Sie ist insbesondere zur Langsamsandfiltration und fuer Infiltrationsanlagen zur Grundwasseranreicherung und Abwasserinfiltration geeignet. Ziel der Erfindung ist die effektive Reinigung des koernigen Filtermaterials von Oberflaechenfiltern zur Erhoehung deren Leistung bei Verringerung des Investitions- Betriebs- und Energieaufwandes sowie des Arbeitskraeftebedars. Es ist ein Reinigungsverfahren zu entwickeln, dass es gestattet, die Reinigung ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses durchzufuehren. Die Einrichtung soll kontinuierlich ueber die Filteroberflaeche beweglich sein und eine Tiefenverunreinigung vermeiden. Erfindungsgemaess wird die feinkoernige Filterschicht innerhalb eines von Seitenwaenden umschlossenen Raumes, der unter atmosphaerischem Druck steht, mechanisch aufgewirbelt, waehrenddessen in diesem Bereich ein niedrigerer Wasserstand als im uebrigen Filterbecken eingestellt wird. Die entwickelte Einrichtung hat eine hoehenverstellbare, rotierende Trommel mit horizontaler Achse und eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Reinigung der körnigen Filtermittel von Oberflächenfiltern, insbesondere von Langsamsandfiltern und Infiltrationsanlagen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Da die feinkörnigen Oberflächenfilter gegenüber den als Tiefbettfilter arbeitenden Schnellfiltern eine weitaus bessere Reinigungswirkung erreichen, kann in vielen Fällen auf ihren Einsatz nicht verzichtet werden. Ihr Einsatzgebiet wird gegenwärtig hauptsächlich durch den hohen zeitlichen und materiellen Aufwand für ihre Reinigung begrenzt. In fast allen Fällen ist ihr Einsatz nur nach umfangreichen Vorreinigungsstufen, wie Flockung, Sedimentation und Schnellfiltration möglich.

Zur Reinigung der Kolmations- und Invasionsschicht in Langsamsandfiltern und Versickerungsbecken sind verschiedene Verfahren bekannt. Diese arbeiten hauptsächlich mit mechanischen Abschabvorrichtungen oder hydromechanisch. Dazu wird die obere Filtermittelschicht abgetragen, gereinigt und wieder eingebaut.

Bei einer bekannten Vorrichtung wird der Sand maximal 10cm tief mit Wasserstrahlpumpen aufgenommen, innerhalb des Gerätes mittels eines Fliehkraftabschneiders vom Schlammwasser getrennt und anschließend wieder eingebaut. Das Schlammwasser wird abgeleitet. Zur Reinigung des Filtermittels mliß der Filter außer Betrieb genommen werden, wodurch die Zeitdauerfür die Regenerierung die Gesamtleistung der Oberflächenfiiter maßgeblich begrenzt.

Weiterhin ist eine Einrichtung bekannt, bei der die obere Sandschicht durch Wasserstrahlen aufgewirbelt und in einer Beruhigungskammer abgesetzt wird, während die spezifisch leichteren Schmutzstoffe mit dem Wasserstrom aus dem Filterbereich hinausgeführt werden. Dieser Prozeß läuft unter dem Filterüberstau ab. Die Nachteile dieser Vorrichtung bestehen darin, daß durch die hydraulische Aufwirbelung die Gefahr der Tiefenverschmutzung des Filterbettes nicht ausgeschlossen ist und keine definierte ebene Oberfläche entsteht. Der bereits konzentrierte Schlamm wird wieder durch den erheblichen Spülwasserbedarf verdünnt, wodurch eine aufwendige Nachbehandlung erforderlich wird.

Es sind ferner Einrichtungen (DE-AS 1636300) bekannt, bei denen auf das Filterbett ein nach unten offener Kasten aufgesetzt wird, aus dem die hydraulisch durch Druckwasser aufgewirbelten Schmutzstoffe abgezogen werden. Dabei wird im Kasten ein Unterdruck erzeugt und mehr Wasser abgeführt, als für die hydraulische Aufwirbelung zugeführt wird. Nachteilig ist, daß keine kontinuierliche Vorwärtsbewegung möglich ist und der Wagen nach Anheben der Waschvorrichtung verschoben werden muß.

Weiterhin tritt auch bei diesem Verfahren ein hoher Wasserverbrauch für die hydraulische Aufwirbelung auf, wodurch ein gering konzentriertes Spülwasser eine aufwendige Nachbehandlung erfordert.

Nur eine mechanische Aufwirbelung der Filterschicht, wie im DRP 334671 beschrieben, führt bei Langsamsandfiltern und Infiltrationsbecken zu irreversiblen Tiefenverschmutzungen und ist deshalb nicht anwendbar.

Eine signifikante Leistungssteigerung von Oberflächenfiltern ist nur erreichbar, wenn deren Reinigung ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses durch kontinuierlich arbeitende Einrichtungen erfolgt, die die gesamte Filtermittelschicht erfassen und eine Tiefenverschmutzung ausschließen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die effektive Reinigung des körnigen Filtermaterials zur Erhöhung der Leistung von Oberflächenfiltern. Der Aufwand für die Vorreinigung, der Flächenbedarf für die Filterbecken sowie die Investitions- und Betriebsaufwendungen, insbesondere der Elektroenergie- und Arbeitskräfteaufwand, sollen gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung des körnigen Filtermaterials von Oberflächenfiltern ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses zu entwickeln. Eine verfahrensgemäße Einrichtung soll kontinuierlich über die Filteroberfläche beweglich sein, die sichere Beseitigung der abschlämmbaren Bestandteile gewährleisten und gleichzeitig eine Tiefenverschmutzung vermeiden. . -

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Filtermittel innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes, der unter atmosphärischem Druck steht, in vorbestimmter Tiefe aufgewirbelt wird, währenddessen im Bereich der Aufwirbelung ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt wird, wodurch im Bereich des abgeschlossenen Raumes eine der Erdschwerkraft entgegengesetzte Strömungsrichtung erzwungen wird, die zu einer Auswaschung der feindispersen und kolloidalen Schmutzteilchen führt und eine Tiefenverunreinigung des Filters verhindert. Die Reinigung wird unter dem Filterüberstau ohne Unterbrechung des Filtrationsprozesses außerhalb des sich kontinuierlich über die Filteroberfläche bewegenden abgeschlossenen Raumes durchgeführt.

Die Aufwirbelung innerhalb des von der übrigen Filterfläche abgeschlossenen Raumes erfolgt vorzugsweise durch eine rotierende Trommel mit horizontaler Achse. Der Schlamm wird kontinuierlich aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen, ohne daß in diesem ein Unterdruck erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß an einem auf den Beckenwänden beweglich angeordneten Rahmen eine über der körnigen Filterschicht höhenverstellbare rotierende Trommel mit horizontaler Achse innerhalb eines nur von Seitenwänden umschlossenen Raumes angeordnet ist. Weiterhin ist in diesem, atmosphärischen Druck aufweisenden Raum eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet, mit der der Wasserstand in diesem Raum niedriger als im übrigen Filterbecken bei kontinuierlicher Längsbewegung der gesamten Einrichtung eingestellt wird. Die rotierendeTrommel weist an ihrem Umfang als vorzugsweise Lösung horizontale Stäbe auf, die in zwei oder mehr Lagen angebracht sind. Die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers besteht vorzugsweise aus einer Überlaufrinne, die mit einer höhenverstellbaren Überlaufkante ausgerüstet ist

Die Funktion ist wie folgt:

Das Gerät bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 0,20...2,0m/min über das zu regenerierende Becken. Die Trommel wird auf die vorbestimmte Tiefe in den Filtersand abgesenkt und rotiert mit einer Drehzahl von 12bis80U/min.DieÜberlaufkanteder Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers wird auf eine vorbestimmte Höhe eingestellt. Durch die Rotation der Trommel kommt es zur Aufwirbelung des Filtermittels, die Schmutzstoffe werden ausgespült, während sich der Sand auf Grund seines spezifischen Gewichtes schnell wieder absetzt. Durch die Einstellung der Überlaufkante der Schlammwasserabzugsvorrichtung wird innerhalb des abgeschlossenen Raumes ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt, dadurch in diesem Raum die Strömungsrichtung entgegen dem Schwerefeld der Erde gerichtet und damit die Auswaschung auch der feindispersen und kolloidalen Schmutzanteile gewährleistet sowie eine Tiefenverunreinigung durch Verhinderung des Absetzens dieser Stoffe vermieden

Im Vergleich mit den zur Zeit im Einsatz befindlichen Einrichtungen treten wesentliche Vorteile auf:

— Erhöhung der Filtergeschwindigkeit von 5m/d auf 20...70m/d

— keine Unterbrechung des Filtrationsprozesses

— Energieeinsparung von 45 kW auf 7,5 kW

— Verbesserung des Masse-Leistungsverhältnisses um über 300%

— geringer Bedienungsaufwand, höhere Betriebssicherheit, einfache Automatisierbarkeit

— Verringerung des Schlammwasseranfalls.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel und anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden: Das Gerät besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Laufrädern eines Fahrwerkes 6 auf Schienen oder den Betonkanten der Beckenwände in Beckenlängsrichtung. Die Trommel 1 ist am Grundrahmen 5 befestigt und kann je nach der nötigen Regeneriertiefe von 3cm bis zur völligen Stärke der Filtermittelschicht abgesenkt werden. Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 oder Betonkanten 7 der Beckenwände Seitenwände 14 bis in die Filtermittelschicht. Zur in Fahrtrichtung rückwärtigen Abgrenzung des abgeschlossenen Raumes 8 wird an der Rückwand eine Abgleichschiene 3 vorgesehen, an derein Sandwall durch die rotierende Trommel aufgebaut wird. Die vordere Abdichtung erfolgt mechanisch durch eine Abdichtung 9. Die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers 2 ist am Grundrahmen 5 befestigt. Deren Überlaufkante 13 ist höhenverstellbar, so daß die erforderliche hydrostatische Druckdifferenz zwischen Filterbecken und abgeschlossenem Raum 8 eingestellt werden kann. Die Trommel 1 rotiert mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/ min, während sich das ganze Gerät kontinuierlich mit 0,25 bis 0,42 m/min vorwärts bewegt. Der Schlammwasseraustrag beträgt 60 bis 100 l/min, bezogen auf 1 m Breite der Einrichtung.

Claims

— I — UV <J*Jt

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Reinigung des körnigen Filtermaterials von Oberflächenfiltern, die in Richtung der Erdschwerkraft durchflossen werden, wobei die Reinigung ohne Unterbrechnung des Filtrationsprozesses unter dem Wasserspiegel des Filterüberstaus erfolgt, dabei das Filtermaterial partiell mechanisch aufgewirbelt wird und im Bereich eines über die Filterschicht beweglichen nach unten offenen Kastens ohne Zuführung von Druckwasser gewaschen wird und die Kolamtionsschicht sowie die ausgewaschenen Schmutzstoffe entfernt werden, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des von Seitenwänden umschlossenen, unter atmosphärischem Druck stehenden Raumes die körnige Filterschicht mechanisch aufgewirbelt wird, währenddessen innerhalb des Bereiches der Aufwirbelung ein niedrigerer Wasserstand als im übrigen Filterbecken eingestellt wird.
2. Verfahren nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die mechanische Aufwirbelung durch eine rotierende Trommel erfolgt, wobei diese innerhalb des von Seitenwänden umschlossenen Kastens kontinuierlich im rechten Winkel zu ihrer Achse über die Filteroberfläche bewegt wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Punkten 1 und 2, die auf den Filterbeckenwänden beweglich angeordnet ist, wobei ein abgeschlossener, zur Filteroberfläche offener Raum mit Vorrichtungen zur Entnahme des Schlammwassers und zur Aufwirbelung der Filterschicht versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des nur von Seitenwänden umschlossenen, atmosphärischen Druck aufweisenden Raumes eine über einer körnigen Filterschicht höhenverstellbare, rotierende Trommel mit horizontaler Achse und eine Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die rotierende Trommel an ihrem Umfang horizontaler Stäbe aufweist.
5. Einrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung zur Entnahme des Schlammwassers in Richtung der rotierenden Trommel verschieblich ist und eine höhenverstellbare Überlaufkante aufweist.

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